SDS与THF对水合物法分离CO2+N2混合气的影响

水合物添加剂在一定程度上能够解决纯水体系下水合物分离混合气存在选择性低、水合速率不高和水合物生成条件苛刻等问题,为了系统地研究十二烷基硫酸钠（SDS）及四氢呋喃（THF）对水合物分离特性的影响,采用自行设计的水合物分离实验装置,分别进行了浓度为0、100 mg/kg、300 mg/kg、500 mg/kg、1 000 mg/kg的SDS溶液及摩尔分数为0、0.5%、1.0%、3.0% 的THF溶液体系下,水合物法分离摩尔分数为59%的CO₂和摩尔分数为41%的N₂混合气的实验。实验结果表明：SDS能够提高水合物的生成速率及储气密度,随着SDS浓度的增大,CO₂分离率与N₂损失率都呈现先增大后减小的趋势,分离因子呈现先减小后增大的趋势,在初始压力为5.0 MPa、温度为1.4 ℃的情况下,SDS浓度为0～100 mg/kg时水合物分离效果较佳;THF有效地降低了水合物的相平衡压力,THF本身生成Ⅱ型水合物并占据水合物的大孔穴,CO₂优先于N₂占据水合物的小孔穴,当初始压力为4.8 MPa、温度为1.4 ℃时,THF摩尔分数约为1.0%时能够较好地改善水合物的分离效果。     

SDS和THF对水合物法捕集模拟烟气中CO2的影响

采用搅拌式反应釜水合物生成实验装置研究动力学促进剂十二烷基硫酸钠(SDS)和热力学促进剂四氢呋喃(THF)对水合物法捕集CO_2的影响,用摩尔分数为25%的CO_2和75%的N_2混合气模拟烟气,分别探究不同浓度的SDS和THF对分离效果的影响;在此基础上,研究了不同初始压力、反应温度对分离效果的影响。结果表明,SDS和THF的存在都能提高CO_2回收率,但同时会降低分离因子。设定初始温度为3.5℃,初始压力为9.2 MPa时,加入质量分数为0.01%的SDS溶液后,CO_2回收率较纯水中增大了4.3%,分离因子较纯水中降低了44.8%;设定初始温度为6.5℃,初始压力为3.7 MPa时,加入摩尔分数为0.5%的THF溶液后,CO_2回收率较纯水中增大了30.4%,分离因子较纯水中降低了72.8%。在实验条件下,适宜的SDS质量分数为0.01%～0.05%,THF摩尔分数为0.5%～2%,初始压力的增加可以有效缩短水合反应的诱导时间,增大储气密度、CO_2回收率和分离因子,降低温度能有效提高分离效果。     

化学添加剂对水合物生成和储气的影响

为了研究促进剂对水合物生成的影响,采用自行设计的水合物反应系统,通过恒温定容实验,研究了四氢呋喃(THF)和十二烷基硫酸钠(SDS)对二氧化碳水合物生成的影响。并在实时测量水合物生成过程中系统的温度、压力的基础上,计算得出水合物的生成速率、储气量及表观水合数。结果表明,适宜浓度的SDS能促进气体在液相的溶解,提高水合物的生长速率和储气密度;单独添加THF对水合物生成过程促进效果并不明显;SDS和THF复合添加剂共同作用对水合物促进效果最显著。     

水合物法分离甲烷-乙烷体系相关相平衡的研究

开发了一种水合物法分离甲烷-乙烷混合气体的新技术，考察了在阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠（SDS，C22H25OSO3Na）存在下，甲烷-乙烷体系的气-水合物相平衡。在一定范围内改变体系的初始压力、温度和气／液体积比，得到了乙烷在气-水合物两相的摩尔分率和分配系数，以及体系达到平衡时的压力。结果表明，在初始压力为4．0MPa、温度为274．15K、气／液体积比为185．1的条件下，甲、乙烷分离效果达到最佳。还考察了甲烷-乙烷体系水合物生成速率与SDS质量浓度的关系。实验发现SDS的质量浓度为300mg／1时，水合物能快速生成。在SDS存在下，采用水合物分离技术，能成功地使甲烷、乙烷气体分离。     

CO2置换法开发不同体系CH4水合物的实验

CO₂置换法引起了许多研究者的注意，该方法能够使CH₄水合物开发和CO₂气体的长期储存同时进行，是一种开发CH₄水合物的新方法。在自行设计的反应装置中考察了3.25 MPa压力下，温度271.2 K、273.2 K和276.0 K时CO₂气体置换十二烷基硫酸钠（SDS）体系和纯水体系CH₄水合物中CH₄的置换过程。实验表明：提高温度有利于置换反应的进行；SDS体系的置换速率比纯水体系的置换速率高。276.0 K、3.25 MPa时，SDS体系和纯水体系100 h的置换效率分别达到6.93% 和14.50%。由于水合物相中静态水的存在，置换反应过程中，CO₂的消耗量与CH₄水合物的分解量并不是1∶1的关系。基于实验结果，简单地分析了CO₂置换CH₄水合物中CH₄的置换机理。     

乙烯裂解气的水合物法分离实验研究

开发了一种水合物法分离乙烯裂解气的新技术,考察了在选择性热力学抑制剂THF下乙烯裂解气体系的气-水合物相平衡。在一定范围内改变体系的初始压力、温度和THF浓度,得到了各组分在气-水合物两相的摩尔分率和体系达到平衡时的压力。结果表明,通过加入选择性抑制剂,能使甲烷生成水合物,进入水合相,乙烷、乙烯则很难生成水合物而得到抑制,从而使C2组分在气相中得到富集,甲烷在水合物相得到富集,实现乙烯裂解气的分离;在初始压力为4．0MPa、温度为276．15K、THF浓度为8．01％（摩尔分数）的条件下,分离效果达到最佳。     

水合物法天然气脱酸的影响因素

为了促进水合物法分离CO₂在天然气脱酸工艺中的应用,以CH₄+CO₂混合气为例,采用CO₂分离率、CH₄损失率及分离因子作为水合物法脱酸的评价指标,利用自主设计的水合物法气体分离实验装置考察了初始压力、操作温度、四氢呋喃（THF）及实验用水量对水合物法分离CH₄+CO₂混合气的影响。结果表明,随初始压力增大和操作温度降低,平衡时气相CO₂浓度降低,CO₂分离率和CH₄损失率同时增大,分离因子小幅减小;随THF浓度增大,平衡时气相CO₂浓度增加,在THF摩尔分数为1.0%时,体系具有较大的CO₂分离率和分离因子,较低的CH₄损失率;随实验用水量增加,平衡时气相CO₂浓度降低,CO₂分离率增大,CH₄损失率减小,分离因子增大。综合分析,可通过提高初始压力、降低操作温度、增加实验用水量,并添加摩尔分数1.0%THF来促进水合物生成,提高分离效率。     

活性炭+THF溶液体系中CO2水合物生成特性研究

水合物法捕集CO₂具有储气量大、生成条件温和等显著优点，应用前景广阔。提高水合物生成速率和CO₂气体消耗量是该方法需解决的关键问题。在活性炭+THF溶液体系中开展了CO₂水合物生成特性研究，探究了THF溶液浓度(物质的量分数，下同)、THF溶液饱和度对CO₂气体消耗量的影响，并通过可视显微实验研究了活性炭+THF溶液体系中CO₂水合物的生长形貌特征。研究结果表明，相比于THF溶液浓度为5.56%的体系，活性炭+THF溶液体系(THF溶液浓度为5.56%、溶液饱和度为100%)的CO₂气体消耗量增加了59%；当THF溶液饱和度为100%时，提高THF溶液浓度可以有效促进水合物生长，在THF溶液浓度为5.56%的条件下，CO₂气体消耗量达到总CO₂气体消耗量90%所需的时间(t90)最短(106.67 min)。活性炭+THF溶液体系中的CO₂水合反应由气体吸附和水合物生长两个阶段组成，水合物最...     

添加剂对CO2水合物生成的影响

以水合物的方式分离/储存CO₂气体是一项具有挑战性的新技术。为了提高水合物的生成速率和储气密度，在小型可视化的水合物反应装置上实验研究了不同种类的添加剂对CO₂水合物生成特性的影响。结果表明，实验用有机硅系列添加剂可以有效降低气-水界面的表面张力，提高水合物的生成速率。CO₂水合物的生成量随着添加剂浓度的增大而增大，但当浓度高于0.1%以后，其生成量增长非常缓慢。单组分添加剂Silwet L-77效果最好，而单组分添加剂THF对CO₂水合物的生成没有任何改善，但将浓度为4%的THF和1%的Silwet L-77混合后却对水合物的生成起到了显著的改善效果，12 h内的气体压降可达到0.27 MPa，是纯水体系的10倍之多，照片显示有大量的水合物生成。研究结果对寻找适合于CO₂水合物快速生成的添加剂，为其应用于高效分离储存CO₂气体技术等方面提供了指导。     

CO_2-N_2-THF-H_2O体系水合物的生成和模型计算

对合成氨工业排放的烟道气(9.06%(x)CO_2+90.94%(x)N_2)在四氢呋喃(THF)溶液中进行水合物的生成研究。实验结果表明,6.0%(x)的THF水溶液能显著降低该体系的水合物生成压力,具有工业应用价值。通过文献中纯CO_2、纯N_2在THF溶液中的水合物生成数据拟合得到CO_2-THF和N_2-THF的二元交互作用参数,采用改进PR状态方程计算气体逸度,Wilson活度系数模型计算液相中水的活度、Chen-Guo水合物热力学模型计算CO_2-N_2-THF-H_2O体系的水合物生成压力。Chen-Guo水合物热力学模型计算出的生成压力与实验值、文献值进行比较,平均相对误差分别为11.68%和8.46%。     

DMC-MeOH的气液平衡及其共沸体系的分离研究

气液平衡数据是精馏分离的理论基础。本文介绍了文献报道的碳酸二甲酯-甲醇体系气液平衡数据的测定结果,选用最完整的常压和加压下的气液平衡数据,采用NRTL和Wilson两种热力学方法对其关联,回归得到了不同压力下的热力学模型参数。应用NRTL模型,对变压精馏分离流程模拟,进行了回流比和塔板数的灵敏度分析,得出了最佳的分离工艺条件。碳酸二甲酯-甲醇体系热力学模型的建立及变压分离流程的优化模拟结果可以为工业设计与生产改造提供理论指导。     

渗透汽化分离醇-醚及醇-酯物系的研究进展

综述了分离醇-醚、醇-酯物系所使用的膜,主要包括纤维素类、壳聚糖类、聚乙烯醇类、芳香聚合物类膜和聚电解质-表面活性剂复合膜的渗透汽化性能。聚乙烯醇类膜的分离因子大而渗透通量小;聚电解质-表面活性剂复合膜的分离因子和渗透通量都基本复合工业应用的要求,但膜的稳定性较差。对比了交联、共混、小分子无机物填充和表面改性等多种膜制备和改性手段对膜的渗透汽化分离性能的影响,并分析了膜的物理化学结构特性与其渗透汽化分离性能的关系;半互穿网络结构可以增加聚合物膜的自由体积,而使渗透通量显著提高;小分子硅钨酸填充壳聚糖膜的分离因子和渗透通量均基本达到工业应用的要求。     

乙二胺与N-乙基乙二胺萃取精馏溶剂的选择

常压下,测定了乙二胺-N-乙基乙二胺、乙二胺-乙二醇、N-乙基乙二胺-乙二醇二组分物系的汽液平衡数据,由实验数据关联了Wilson模型参数。选取β-苯乙醇和乙二醇作为萃取剂,在萃取剂存在条件下进行了物系的汽液平衡计算和实验验证。实验和计算结果表明,乙二醇是乙二胺和N-乙基乙二胺萃取精馏的有效萃取剂,β-苯乙醇不是有效的萃取剂。采用乙二醇作为萃取剂时,N-乙基乙二胺与乙二胺的相对挥发度增大,原难挥发的组分N-乙基乙二胺转变为易挥发组分。     

含二甲醚二元体系相平衡计算及对分离流程的影响

二甲醚被认为是新世纪的清洁燃料 ,本文针对二甲醚生产过程中的分离部分 ,采用NRTL方程关联计算了相关的二元体系的相平衡 ,并对分离流程的各种影响因素进行了讨论。分离流程的主要目的是将二甲醚和二氧化碳分开 ,甲醇的存在有利于提高二甲醚在溶液中的溶解度 ,但不利于二甲醚和二氧化碳的分离效果     

A performance criterion for substance separation processes

A new criterion is proposed for evaluating the efficiency of separation processes—the selective flux of a pure desired component, which includes both concentration changes and the productivity of a separation apparatus. An algorithm for calculating the proposed criterion is given, the concept of the efficiency coefficient is introduced, and its relationship with the degree of selective separation of a binary solution is demonstrated.     

特种精馏法分离碳酸二甲酯-甲醇共沸体系研究进展

加压精馏、共沸精馏和萃取精馏等特种精馏法是分离碳酸二甲酯-甲醇共沸体系的有效手段。本文综述了特种精馏法分离该体系的研究进展,包括汽液平衡模型对3种精馏方法的指导作用。也对这几种精馏方法进行了比较。     

STUDIES ON SEPARATION OF ALCOHOLS AND WATER BY EXTRACTIVE DISTILLATION

Mixed alcohols contain C1-C6 alcohols. Usually they are produced together with water by carbon monoxide hydrogenation. Separation of C+2 higher alcohols and water always involves azeotropic problems. Extractive distillation is suggested to be applied for this system. In this paper, binary vapor-liquid equilibrium (VLE) data of alcohols, water and the extractant were measured. Their Wilson's parameters were regressed. The effect of various extractants on the behavior of extractive distillation of alcohols-water systems was studied. It was indicated that glycol or diethylene glycol was effective extractant for this separation.     

伴有化学反应的分离过程的分离因子

本文研究了伴有可逆化学作用的分离过程的分离因子。认为伴有化学反应的分离过程是物理分离作用和平衡化学反应的综合结果。在此基础上通过数学模型得出通用于所研究体系的分离因子的关系式。结果表明,分离因子与可逆化学反应的平衡常数及组份浓度,反应剂浓度,分离剂总浓度有关。通过对一类常见的伴有化学反应的分离过程的分析,表明了各因素对分离因子的影响;所得出的结论与实际相符合。     

Vapor-phase membrane concentration of bioethanol and biobutanol using hydrophobic membranes based on glassy polymers

Pervaporation and vapor-phase membrane separation methods for the recovery of bioalcohols from dilute aqueous solutions have been critically compared. The importance of taking into account the liquid–vapor equilibrium diagram in studies on the separation of binary aqueous–alcoholic liquid media by these methods has been shown. Previously published experimental data on the transport of water, ethanol, and n-butanol vapors in hydrophobic membranes based on the glassy polymers poly(vinyltrimethylsilane) (PVTMS), poly(1-trimethylsilyl-1-propyne) (PTMSP), and poly(4-methyl-1-pentyne) (PMP) have been analyzed. Schemes of butanol and ethanol recovery by the vapor-phase membrane separation process from fermentation broths for the cases of application of water-selective and alcohol-selective membranes have been presented, as well as the results of mathematical simulation of the process and assessment of energy consumption.     

STUDIES ON SEPARATION OF ALCOHOLS AND WATER BY EXTRACTIVE DISTILLATION

ABSTRACT

Mixed alcohols contain C1-C6 alcohols. Usually they are produced together with water by carbon monoxide hydrogenation. Separation of C+2 higher alcohols and water always involves azeotropic problems. Extractive distillation is suggested to be applied for this system. In this paper, binary vapor-liquid equilibrium (VLE) data of alcohols, water and the extractant were measured. Their Wilson's parameters were regressed. The effect of various extractants on the behavior of extractive distillation of alcohols-water systems was studied. It was indicated that glycol or diethylene glycol was effective extractant for this separation.